Использование плазмы в переработке ТБО

Сейчас в мире стоит острая экологическая проблема. Ежедневно, даже можно сказать - ежечасно возрастает количество бытовых и промышленных отходов жизнедеятельности человека. Горы мусора растут с огромной скоростью по всей планете. В последнее время в мире экологическим проблемам стало уделяться большое внимание. В среднем каждый человек за день образует около 1-2 кг бытовых отходов, однако в год это составляет сотни миллионов тонн. Человек за свою жизнь использует большое количество вещей; став ненужными, они превращаются в мусор, как и упаковки от этих вещей. Так ли прекрасна наша планета, когда она завалена грудами мусора; как сохранить красоту планеты

Одним способ решения проблем является применение плазмы. Плазма уже используется для переработки твердых бытовых отходов, радиоактивных отходов, для очистки воды а также может использоваться для добычи электроэнергии. Ведущие российские университеты и компании такие как МИФИ, Роснано, вплотную занялись вопросом о использовании плазмы в переработке ТБО.

Что же такое плазма и чем отличается от газа?

плазма - это четвертое состояние вещества, после твердого, жидкого и газообразного.

Сравнительная таблица свойств плазмы и газа

Плазма 

Газ

Большая электропроводность

Диэлектрик

Высокая температура существования

Существует и при минусовых температурах

Не имеет формы и объема

Не имеет формы и постоянного объема

Состоит из частиц разного рода (ионов, электронов, нейтральных частиц)

Состоит из подобных друг другу частиц

Свечение

-

Сильное взаимодействие с электрическим и магнитным полями

-

Виды плазмы 

По происхождению: 

Земная Она заполняет межгалактическое, межзвёздное и межпланетное пространство, а также составляет основу звёзд, включая Солнце. Молнии во время гроз также являются плазмой, возникающей при сильной электризации облаков. Ионосфера вокруг Земли, которая ионизируется космическими лучами, также превращается в плазму. Полярное сияние возникает, когда солнечный ветер, исходящий от Солнца, ударяет по полюсам планеты и возбуждает атомы и молекулы ионизированных газов, заставляя их светиться.

Искусственная

Человек научился применять плазму себе во благо. В фантастических романах плазма используется разнообразно – от оружия и двигателей до плазменных форм жизни. Она создается в лабораторных условиях или в промышленных установках.

По степени ионизации

Слабо ионизированная плазма (частично ионизированная) Слабо ионизированная плазма характеризуется низкой степенью ионизации. концентрация заряженных частиц (электронов и ионов) значительно меньше концентрации нейтральных частиц .Степень ионизации составляет менее 1%. 

Частично ионизированная плазма - степень ионизации от 1% до 100%. Пример - плазма в лампе накаливания.

Полностью ионизированная (высокотемпературная) плазма - все атомы полностью ионизированы. Встречается на Солнце и при термоядерных реакциях

Способы получения 

Термическая ионизация - нагрев газа до очень высоких температур 

Электрический разряд - создание электрического поля высокой напряженности

Ионизирующее излучение - использование электромагнитных излучений (ультрафиолетовых, рентгеновских или гамма-лучей) 

А как же она применяется в переработке ТБО

Переработка бытовых отходов, с помощью плазменнойгазификации

Принцип работы 

Первоначально в рециркуляции участвуют дымовые газы, которые получаются от сжигания древесного топлива в газификаторе для создания катализатора.  

1.Катализатор в виде древесной золы способствует формированию высококалорийного газа в газификаторе. 

   2.Турбулентный поток создаётся системой рециркуляции через газоходы, при этом молекулы газа ионизируются за счет трения о стенки газификатора, изолированные от земли. При столкновении в потоке рециркуляции разно заряженных молекул газа происходит искровой разряд с температурой в искре не менее 3000 град С, что приводит к резкому повышению температуры. 

3.Влага из топлива или отдельно подаваемая в газификатор в виде пара распадается в искровом разряде на водород и кислород. Водород участвует в образовании углеводородного газа, некоторое количество его сгорает, повышая температуру газификации. 

4.После достижения заданных параметров созданной плазмы в газификатор подаются отходы. отходы полностью сжигаются при температуре до 10 000 град С. 

5.На выходе газификатора образуются экологически безопасные, химически инертные шлаки. 

Преимущества 

-За счет высокой температуры в плазматроне получается продукт по составу примерно как природный газ

-Полученный газ не выпускается в атмосферу, а направляется на выработку энергии

-Отходы не приходится сортировать и сушить, плазменная технология не требует какой-либо пред утилизационной подготовки

-Переработка отходов 1-5 класса 

-Не нужны дорогостоящие сменные электроды и фильтры

-Срок службы 30 лет

-Климатически условия от -50°С до +50

Использование такого метода является экономически и экологически выгодным